狄利克雷边界条件

更新时间:2022-09-22 09:55

狄利克雷边界条件,常微分方程的“第一类边界条件”,指定微分方程的解在边界处的值。

简介

在数学中,狄利克雷边界条件,为常微分方程的“第一类边界条件”,以彼得·古斯塔夫·狄利克雷(1805-1859)命名。当对一个常微分方程或偏微分方程施加时,它指定了微分方程的解在边界处的值。求出这样的方程的解的问题被称为狄利克雷问题。在应用科学中,狄利克雷边界条件也可以称为固定边界条件。

在常微分方程情况下

对于常微分方程,例如,

区间[a,b]的狄利克雷边界条件采取形式:

其中和是给定的数字。

在偏微分方程情况下

对于偏微分方程,例如,

其中表示拉普拉斯算子,域的狄利克雷边界条件采取形式:

其中f是在边界中定义的已知函数。

应用

例如,以下将被认为是Dirichlet边界条件:

(1)在机械工程和土木工程(梁理论)中,梁的一端保持在空间中的固定位置。

(2)在热力学中,表面保持在固定温度。

(3)在静电中,电路的节点保持固定电压。

(4)在流体动力学中,粘性流体的防滑条件表明,在固体边界处,流体相对于边界具有零速度。

其他边界条件

许多其他边界条件是可能的,包括柯西边界条件和混合边界条件。后者是狄利克雷和诺伊曼条件的组合。

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